超聲波金屬焊接機是把高頻電能通過換能器轉(zhuǎn)換成機械振動能作用于工件上，在兩工件表面之間產(chǎn)生高頻摩擦，直至兩工件表面之間發(fā)熱而熔接在一起的先進(jìn)高科技設(shè)備。能對銅、銀、鉻鎳等可導(dǎo)電金屬的細(xì)薄材料實施點狀、條狀焊接，可廣泛應(yīng)用于可控硅芯片引線、快速熔斷器熔體熔座、電器引線終端、鋰離子、鎳氫、鎳鎘電池極片極耳等的點狀、條狀焊接。
1.超聲波金屬焊接機焊接電源的選用
通過對多種電源的試用，并針對試用過程中出現(xiàn)的問題，結(jié)合工件的材質(zhì)、形狀特性、尺寸精度要求、焊縫長度及位置特點，焊接工作量及機器人的工作效率，該超聲波金屬焊接機系統(tǒng)采用全數(shù)字脈沖氣體保護(hù)焊電源，即脈沖MIG焊接工藝電源。眾所周知，焊接過程中電弧控制精確程度，決定著焊接質(zhì)量越好好壞，而全數(shù)字脈沖氣體保護(hù)焊電源由于采用了數(shù)字化技術(shù)，因此控制系統(tǒng)的反饋時間比傳統(tǒng)的焊機減少了幾個數(shù)量級，提高了反饋的精確性和靈敏性。在采用脈沖焊接時，能提供相適宜的脈沖波形，還可有效控制每個脈沖只過渡一個熔滴，這使得整個焊接過程中弧長保持不變，焊接過程幾乎沒有飛濺，而且可以實現(xiàn)超低熱輸入的焊接，同時還可以克服傳統(tǒng)的GMA焊機焊接結(jié)束后，焊絲的末端會形成一個影響再引弧結(jié)球的缺陷，實現(xiàn)焊接質(zhì)量和焊接效率的極佳匹配。
2.焊絲直徑選擇
超聲波金屬焊接機結(jié)合焊接質(zhì)量和焊接效率的需要，焊絲采用f1.6mm的實芯焊絲，可以滿足連接板的實際焊接需要，同時也便于焊接效率的提高。
3.焊接參數(shù)確定
(1)電弧電壓及焊接電流電弧電壓是短路過渡時的關(guān)鍵參數(shù)，電弧電壓與焊接電流相匹配，可以實現(xiàn)飛濺小、焊縫成形良好和穩(wěn)定的焊接過程。通過多次試驗，電弧電壓確定為20~25V，焊接電流確定為200~260A。
(2)焊接速度提高，焊縫熔寬、熔深和余高均減小，容易產(chǎn)生咬邊、氣孔和未焊透等缺陷；焊速過低，容易產(chǎn)生燒穿、組織粗大、焊接變形大等問題。
通過多次試驗，焊接速度定為400~800mm/min，焊接起弧時間為點/0.5s、收弧時間點/0.5s，機器人空走時間平均點/1.5s。
(3)氣體混合比和流量確定采用80%Ar和20%CO2混合氣體，CO2氣體的純度≥99.5%。氣體流量的確定要充分考慮室內(nèi)、室外作業(yè)地點的差別，氣體流量過低，保護(hù)氣體挺度不足，焊縫易產(chǎn)生氣孔；流量過大，容易浪費氣體，同時由于有可能出現(xiàn)紊流，而造成保護(hù)性變差，在焊縫表面形成灰色氧化層，使焊縫質(zhì)量降低，一般氣體流量應(yīng)定為15~25L/min。
(4)焊絲伸出長度焊絲伸出長度增加時，焊絲上的電阻熱增加，焊絲熔化加快，生產(chǎn)效率高，但伸出長度過大時，焊絲容易產(chǎn)生過熱，造成成段熔斷、飛濺嚴(yán)重，從而使焊接過程不穩(wěn)定，合適的伸出長度應(yīng)為焊絲直徑的10~12倍，因此本焊接工藝焊絲的伸出長度確定為16mm。
4.連接板的超聲波金屬焊接機實際焊接應(yīng)用
采用上述方案設(shè)計的焊接機器人實際焊接作業(yè)，連接板按照每組四個的固定位置安裝在定位平臺上。在定位過程中，為避免增加輔助定位基準(zhǔn)而造成的成本增加和工序增加，在定位方式選擇上充分利用連接板自身的結(jié)構(gòu)作為定位基準(zhǔn)，該定位方法以銷柱的內(nèi)孔和事先按照工件尺寸在定位平臺上已加工出的定位孔為基準(zhǔn)，插入兩個定位銷，即可以實現(xiàn)連接板在定位平臺上“一面兩銷”精確定位。焊接機器人按照固定的運行軌跡和坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行編程，可以有效實現(xiàn)連接板的精確自動焊接作業(yè)。
5.效果
超聲波金屬焊接機采用上述工藝及方案進(jìn)行連接板焊接作業(yè)，工件定位精度高，機器人動作精度準(zhǔn)確，焊接軌跡與焊縫重合度高，采用超聲波金屬焊接機的焊縫成形美觀、飽滿，因而焊接效率和焊接質(zhì)量得到明顯提高;且使用實芯焊絲后，無需清理焊渣，對改善作業(yè)環(huán)境、降低工人勞動強度帶來了明顯的效果，也為企業(yè)自動化、智能化和高效化超聲波金屬焊接機的全面投入使用，奠定的良好的應(yīng)用基礎(chǔ)。
